Hallo unsere lieben Leser. Heute erzählen wir Ihnen von der Architektur des Cortex a53-Prozessors.

Sie merken gar nicht, wie viele Ihrer Geräte dank dieses Prozessors funktionieren. Nur wenige Menschen wissen, welche Eigenschaften Technologiekerne haben und was sie voneinander unterscheidet. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Funktionen eines besonders beliebten Cortex a53.

Eigenschaften

Diese Prozessoren können über 1 bis 8 Kerne, ein L1-Speichersystem und einen gemeinsam genutzten L2-Cache verfügen. Um zu verstehen, was die Hauptkomponente fast aller Geräte dieses Modells von anderen unterscheidet, müssen Sie ihre Vorteile kennen:

• Hohe Leistung (unterstützt eine breite Palette mobiler Anwendungen, DTV, Luft- und Raumfahrtfahrzeuge, Speicher und andere ähnliche Geräte);
• Hochwertige Army8-A-Architektur für eigenständige Designs der Einstiegsklasse;
• Universalität (kann mit beliebigen Prozessoren wie Cortex-A72, Cortex-A57 und anderen kombiniert werden);
• Ein Qualitätsprodukt mit großer Ladekapazität.

Dies sind die Hauptstärken dieses Produkts, aber nicht alle seine Vorteile. Der Kern dieser Marke erfüllt viele Funktionen:

• Unterstützt bis zu 64 Bit und die neuesten Architekturversionen;
• TrustZone-Sicherheitstechnologie;
• DSP- und SIMD-Erweiterungen;
• 8-stufiger Förderer mit zwei Ausgängen und verbesserter Ganzzahl;
• Kann bei Frequenzen von 1,5 GHz betrieben werden;
• Unterstützung für Hardware-Virtualisierung.

Dies ist ein Standardsatz an Funktionen für diese technische Komponente, es handelt sich jedoch nicht um alle Funktionen, die dieser komplexe Mechanismus ausführt.

Wo wird es am häufigsten verwendet?

Prozessoren dieser Art finden sich nicht nur in Mittelklasse-Smartphones (Xiaomi redmi 4, Redmi 3s, Meizu m3/m5 Note etc.), sondern auch in folgenden Technologien:

• Raumfahrttechnik;
• Netz;
• Datenspeicher (z. B. HDD, SDD);
• Auto-Infotainmentsystem;

Zusatzfunktionen

• Pipeline, die für einen geringen Energieverbrauch verantwortlich ist;
• Hoher Durchsatz, der die gleichzeitige Ausführung mehrerer Befehle ermöglicht;
• Erweiterte Energiesparfunktionen.

Der Prozessor ist verschiedenen IPs zugeordnet

Diese Technik wird sowohl in SoCs als auch in Arm-Technologien, Grafik-IP, System-IP und physischer IP verwendet. Wir stellen Ihnen eine vollständige Liste der Werkzeuge zur Verfügung, in denen der Kern dieser Marke verwendet werden kann :

• Mali-T860/Mali-T880;
• Mali-DP550;
• Mali-V550;
• CoreLink;
• Speichercontroller;
• Interrupt-Controller;
• DS-5-Entwicklungsstudio;
• ARM-Compiler;
• Entwicklungsboards;
• Schnelle Modelle.

Es gibt zwei Arten von Cortex-a53-Prozessoren:

• AArch64 – ermöglicht die Installation und Nutzung von 64-Bit-Anwendungen;
• AArch32 – ermöglicht die ausschließliche Nutzung bestehender Armv7-A-Anwendungen.

Warum brauchen Sie all diese technischen Informationen?

Wenn Sie von Technologie und Eigenschaften nichts verstehen, dann bietet der Cortex a53 vereinfacht gesagt eine deutlich höhere Leistung als seine Vorgänger bei einer höheren Energieeffizienz. Die Kernleistung ist sogar höher als die der Marke Cortex-A7, die in vielen beliebten Smartphones zu finden ist.

Die Armv8-A-Architektur bestimmt die Funktionalität der Technologien. Diese Kernelmarke verfügt über 64-Bit-Datenverarbeitung, erweiterte virtuelle Adressierung und 64-Bit-Allzweckregister. All diese Merkmale machten diesen Prozessor zum ersten, der speziell für eine energieeffiziente 64-Bit-Verarbeitung entwickelt wurde.

Sie verstehen also, dass der Cortex a53-Prozessor genau die technische Komponente ist, auf die Sie bei der Auswahl der Ausrüstung nicht verzichten sollten. Wenn Ihr Smartphone über einen solchen Prozessor mit dieser Architektur verfügt, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass der Speicher knapp wird oder Ihr Telefon schnell leer wird. All diese Probleme gehören der Vergangenheit an.

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Die überwiegende Mehrheit moderner Gadgets verwendet Prozessoren, die auf der ARM-Architektur basieren, die von der gleichnamigen Firma ARM Limited entwickelt wird. Interessanterweise stellt das Unternehmen keine Prozessoren selbst her, sondern lizenziert seine Technologien lediglich an dritte Chiphersteller. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen auch Cortex-Prozessorkerne und Mali-Grafikbeschleuniger, auf die wir in diesem Material auf jeden Fall eingehen werden.

Tatsächlich ist das ARM-Unternehmen ein Monopolist auf seinem Gebiet, und die überwiegende Mehrheit moderner Smartphones und Tablets auf verschiedenen mobilen Betriebssystemen verwenden Prozessoren, die auf der ARM-Architektur basieren. Chiphersteller lizenzieren einzelne Kerne, Befehlssätze und verwandte Technologien von ARM, und die Kosten für Lizenzen variieren erheblich je nach Art der Prozessorkerne (dies kann von preisgünstigen Lösungen mit geringem Stromverbrauch bis hin zu hochmodernen Quad-Core- und sogar Acht-Core-Lösungen reichen). Chips) und Zusatzkomponenten. Der Jahresergebnisbericht 2006 von ARM Limited wies einen Umsatz von 161 Millionen US-Dollar für die Lizenzierung von rund 2,5 Milliarden Prozessoren aus (gegenüber 7,9 Milliarden im Jahr 2011), was etwa 0,067 US-Dollar pro Chip entspricht. Aufgrund der unterschiedlichen Preise für verschiedene Lizenzen handelt es sich jedoch aus dem oben genannten Grund um einen sehr durchschnittlichen Wert, und seitdem dürfte der Gewinn des Unternehmens um ein Vielfaches gestiegen sein.

Derzeit sind ARM-Prozessoren sehr verbreitet. Chips, die auf dieser Architektur basieren, werden überall verwendet, auch auf Servern. Am häufigsten findet sich ARM jedoch in eingebetteten und mobilen Systemen, von Controllern für Festplatten bis hin zu modernen Smartphones, Tablets und anderen Geräten.

ARM entwickelt mehrere Kernfamilien, die für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden. Beispielsweise werden Prozessoren auf Basis von Cortex-Mx und Cortex-Rx (wobei „x“ eine Ziffer oder Zahl ist, die die genaue Kernnummer angibt) in eingebetteten Systemen und sogar Verbrauchergeräten wie Routern oder Druckern verwendet.

Wir werden nicht näher darauf eingehen, da uns vor allem die Cortex-Ax-Familie interessiert – Chips mit solchen Kernen werden in den produktivsten Geräten verwendet, darunter Smartphones, Tablets und Spielekonsolen. ARM arbeitet ständig an neuen Kernen aus der Cortex-Ax-Reihe, zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels werden jedoch folgende in Smartphones verwendet:

Cortex-A5;
Cortex-A7;
Cortex-A8;
Cortex-A9;
Cortex-A12;
Cortex-A15;
Cortex-A53;

Je höher die Zahl, desto höher ist die Prozessorleistung und desto teurer ist die Geräteklasse, in der er eingesetzt wird. Allerdings ist zu beachten, dass diese Regel nicht immer eingehalten wird: Beispielsweise weisen Chips auf Basis von Cortex-A7-Kernen eine höhere Leistung auf als solche auf Basis von Cortex-A8. Während Prozessoren auf Cortex-A5-Basis jedoch bereits als nahezu veraltet gelten und in modernen Geräten fast nicht mehr verwendet werden, sind auf Cortex-A15 basierende CPUs in Flaggschiff-Kommunikatoren und Tablets zu finden. Vor nicht allzu langer Zeit hat ARM offiziell die Entwicklung neuer, leistungsstärkerer und gleichzeitig energieeffizienterer Cortex-A53- und Cortex-A57-Kerne angekündigt, die mithilfe der ARM big.LITTLE-Technologie auf einem Chip vereint werden und den ARMv8 unterstützen Befehlssatz („Architekturversion“), werden jedoch derzeit nicht in Mainstream-Consumer-Geräten verwendet. Die meisten Cortex-Core-Chips können Multi-Core-Prozessoren sein, und Quad-Core-Prozessoren sind in heutigen High-End-Smartphones üblich.

Große Hersteller von Smartphones und Tablets verwenden in der Regel Prozessoren bekannter Chiphersteller wie Qualcomm oder eigene Lösungen, die bereits recht beliebt sind (z. B. Samsung und seine Exynos-Chipsatzfamilie), gehören aber zu den technischen Merkmalen von Gadgets der meisten kleinen Unternehmen Oft findet man eine Beschreibung wie „Prozessor basierend auf Cortex-A7, getaktet mit 1 GHz“ oder „Dual-Core-Cortex-A7, getaktet mit 1 GHz“, die für den Durchschnittsbenutzer nichts bedeutet. Um zu verstehen, was die Unterschiede zwischen solchen Kernen sind, konzentrieren wir uns auf die wichtigsten.

Cortex-A5

Der Cortex-A5-Kern wird in kostengünstigen Prozessoren für die preisgünstigsten Geräte verwendet. Solche Geräte sind nur für die Ausführung eines begrenzten Aufgabenspektrums und die Ausführung einfacher Anwendungen gedacht, aber überhaupt nicht für ressourcenintensive Programme und insbesondere Spiele. Ein Beispiel für ein Gadget mit einem Cortex-A5-Prozessor ist das Highscreen Blast, das einen Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225-Chip mit zwei mit 1,2 GHz getakteten Cortex-A5-Kernen erhielt.

Cortex-A7

Cortex-A7-Prozessoren sind leistungsstärker als Cortex-A5-Chips und auch häufiger anzutreffen. Solche Chips werden in einer 28-Nanometer-Prozesstechnologie hergestellt und verfügen über einen großen Second-Level-Cache von bis zu 4 Megabyte. Cortex-A7-Kerne finden sich vor allem in Budget-Smartphones und günstigen Mittelklasse-Geräten wie dem iconBIT Mercury Quad, ausnahmsweise auch im Samsung Galaxy S IV GT-i9500 mit Exynos 5 Octa-Prozessor – dieser Chipsatz kommt zum Einsatz energiesparende Technologie bei der Ausführung anspruchsloser Aufgaben.

Cortex-A8

Der Cortex-A8-Kern ist nicht so weit verbreitet wie seine Nachbarn Cortex-A7 und Cortex-A9, wird aber dennoch in verschiedenen Einstiegsgeräten verwendet. Die Betriebstaktrate von Cortex-A8-Chips kann zwischen 600 MHz und 1 GHz liegen, aber manchmal übertakten Hersteller Prozessoren auf höhere Frequenzen. Ein Merkmal des Cortex-A8-Kerns ist die fehlende Unterstützung für Multi-Core-Konfigurationen (d. h. Prozessoren auf diesen Kernen können nur Single-Core-Prozessoren sein) und sie werden mit einer bereits berücksichtigten 65-Nanometer-Prozesstechnologie ausgeführt veraltet.

Cortex-A9

Noch vor wenigen Jahren galten Cortex-A9-Kerne als Spitzenlösung und wurden sowohl in traditionellen Single-Core- als auch in leistungsstärkeren Dual-Core-Chips wie Nvidia Tegra 2 und Texas Instruments OMAP4 eingesetzt. Derzeit verlieren Cortex-A9-Prozessoren, die mit der 40-Nanometer-Prozesstechnologie hergestellt werden, nicht an Popularität und werden in vielen Smartphones der Mittelklasse eingesetzt. Die Betriebsfrequenz solcher Prozessoren kann 1 bis 2 Gigahertz oder mehr betragen, ist jedoch normalerweise auf 1,2 bis 1,5 GHz begrenzt.

Cortex-A12

Im Juni 2013 stellte ARM offiziell den Cortex-A12-Kern vor, der mit einer neuen 28-Nanometer-Prozesstechnologie hergestellt wird und Cortex-A9-Kerne in Smartphones der Mittelklasse ersetzen soll. Der Entwickler verspricht eine Leistungssteigerung von 40 % im Vergleich zu Cortex-A9, außerdem können Cortex-A12-Kerne zusammen mit dem energiesparenden Cortex-A7 als produktive Kerne an der ARM big.LITTLE-Architektur teilnehmen, was dies ermöglicht Hersteller entwickeln preiswerte Achtkern-Chips. Zwar ist dies alles zum Zeitpunkt des Schreibens nur in Planung, und die Massenproduktion von Cortex-A12-Chips ist noch nicht etabliert, obwohl RockChip bereits seine Absicht angekündigt hat, einen Quad-Core-Cortex-A12-Prozessor mit einer Frequenz auf den Markt zu bringen 1,8 GHz.

Cortex-A15

Seit 2013 sind der Cortex-A15-Kern und seine Derivate die Top-Lösung und werden in Flaggschiff-Kommunikationschips verschiedener Hersteller verwendet. Zu den neuen Prozessoren, die mit einer 28-nm-Prozesstechnologie hergestellt werden und auf Cortex-A15 basieren, gehören Samsung Exynos 5 Octa und Nvidia Tegra 4, und dieser Kern dient oft als Plattform für Modifikationen anderer Hersteller. Beispielsweise verwendet Apples neuester A6X-Prozessor Swift-Kerne, bei denen es sich um eine Modifikation des Cortex-A15 handelt. Auf Cortex-A15 basierende Chips können mit einer Frequenz von 1,5 bis 2,5 GHz arbeiten. Die Unterstützung vieler Standards von Drittanbietern und die Fähigkeit, bis zu 1 TB physischen Speicher zu adressieren, ermöglichen den Einsatz solcher Prozessoren in Computern (wie). Kann man sich nicht an einen Mini-Computer in der Größe einer Bank-Raspberry-Pi-Karte erinnern?

Cortex-A50-Serie

Im ersten Halbjahr 2013 stellte ARM eine neue Chipreihe namens Cortex-A50-Serie vor. Die Kerne dieser Linie werden gemäß einer neuen Version der Architektur, ARMv8, hergestellt, unterstützen neue Befehlssätze und werden auch 64-Bit. Der Übergang zu einer neuen Bittiefe erfordert eine Optimierung mobiler Betriebssysteme und Anwendungen, aber natürlich bleibt die Unterstützung für Zehntausende 32-Bit-Anwendungen bestehen. Apple war der erste Anbieter, der auf die 64-Bit-Architektur umgestiegen ist. Die neuesten Geräte des Unternehmens, beispielsweise das iPhone 5S, laufen auf genau diesem Apple A7 ARM-Prozessor. Bemerkenswert ist, dass keine Cortex-Kerne verwendet werden – diese werden durch herstellereigene Kerne namens Swift ersetzt. Einer der offensichtlichen Gründe für die Notwendigkeit, auf 64-Bit-Prozessoren umzusteigen, ist die Unterstützung von mehr als 4 GB RAM und darüber hinaus die Möglichkeit, bei der Berechnung viel größere Zahlen verarbeiten zu können. Dies gilt natürlich vorerst vor allem für Server und PCs, aber wir werden uns nicht wundern, wenn in ein paar Jahren Smartphones und Tablets mit so viel RAM auf den Markt kommen. Über Pläne zur Produktion von Chips auf der neuen Architektur und darauf basierende Smartphones ist bislang nichts bekannt, es ist aber wahrscheinlich, dass Flaggschiffe im Jahr 2014 genau diese Prozessoren erhalten werden, wie Samsung bereits angekündigt hat.

Cortex-A53

Die Serie beginnt mit dem Cortex-A53-Kern, der der direkte „Nachfolger“ des Cortex-A9 sein wird. Prozessoren auf Basis von Cortex-A53 sind Chips auf Basis von Cortex-A9 in der Leistung deutlich überlegen, weisen aber gleichzeitig einen geringen Stromverbrauch auf. Solche Prozessoren können entweder einzeln oder in einer ARM big.LITTLE-Konfiguration verwendet werden und auf demselben Chipsatz mit einem Cortex-A57-Prozessor kombiniert werden

Cortex-A57-Prozessoren, die in einer 20-Nanometer-Prozesstechnologie hergestellt werden, sollen in naher Zukunft die leistungsstärksten ARM-Prozessoren werden. Der neue Kern ist seinem Vorgänger Cortex-A15 in verschiedenen Leistungsparametern deutlich überlegen (Sie können den Vergleich oben sehen) und wird laut ARM, das ernsthaft auf den PC-Markt abzielt, eine profitable Lösung für normale Computer sein (einschließlich Laptops), nicht nur mobile Geräte.

Als High-Tech-Lösung für das Problem des Energieverbrauchs moderner Prozessoren bietet ARM die Big.LITTLE-Technologie an, deren Kern darin besteht, verschiedene Arten von Kernen auf einem Chip zu kombinieren, in der Regel gleich viele energiesparende und leistungsstarke Einsen.

Für den Betrieb verschiedener Kerntypen auf einem Chip gibt es drei Schemata: big.LITTLE (Migration zwischen Clustern), big.LITTLE IKS (Migration zwischen Kernen) und big.LITTLE MP (heterogenes Multiprocessing).

big.LITTLE (Migration zwischen Clustern)

Der erste Chipsatz, der auf der ARM big.LITTLE-Architektur basierte, war der Samsung Exynos 5 Octa-Prozessor. Es nutzt das ursprüngliche big.LITTLE „4+4“-Schema, was bedeutet, dass in zwei Clustern (daher der Name des Schemas) auf einem Chip vier leistungsstarke Cortex-A15-Kerne für ressourcenintensive Anwendungen und Spiele und vier energie- Einsparung von Cortex-A7-Kernen für die tägliche Arbeit mit den meisten Programmen, und nur ein Kerneltyp kann gleichzeitig arbeiten. Der Wechsel zwischen Kerngruppen erfolgt nahezu augenblicklich und vom Benutzer unbemerkt im vollautomatischen Modus.

Eine komplexere Implementierung der big.LITTLE-Architektur ist die Kombination mehrerer realer Kerne (normalerweise zwei) zu einem virtuellen, gesteuert vom Betriebssystemkernel, der entscheidet, welche Kerne verwendet werden – energieeffizient oder produktiv. Natürlich gibt es auch mehrere virtuelle Kerne – die Abbildung zeigt ein Beispiel des IKS-Schemas, bei dem jeder der vier virtuellen Kerne einen Cortex-A7- und Cortex-A15-Kern enthält.

Das big.LITTLE MP-Schema ist das „fortschrittlichste“ – darin ist jeder Kern unabhängig und kann bei Bedarf vom Betriebssystemkernel aktiviert werden. Das heißt, wenn vier Cortex-A7-Kerne und die gleiche Anzahl Cortex-A15-Kerne verwendet werden, kann ein Chipsatz, der auf der ARM big.LITTLE MP-Architektur basiert, alle 8 Kerne gleichzeitig betreiben, auch wenn sie unterschiedlichen Typs sind. Einer der ersten Prozessoren dieser Art war der Achtkern-Chip des Unternehmens, der mit einer Taktfrequenz von 2 GHz arbeiten und auch Videos in UltraHD-Auflösung aufnehmen und abspielen kann.

Zukunft

Den derzeit verfügbaren Informationen zufolge plant ARM zusammen mit anderen Unternehmen in naher Zukunft die Einführung der nächsten Generation von big.LITTLE-Chips, die die neuen Cortex-A53- und Cortex-A57-Kerne verwenden werden. Darüber hinaus wird der chinesische Hersteller MediaTek preisgünstige Prozessoren auf Basis von ARM big.LITTLE produzieren, die nach dem „2+2“-Schema arbeiten, also zwei Gruppen zu je zwei Kernen verwenden.

Neben Prozessoren entwickelt ARM auch Grafikbeschleuniger der Mali-Familie. Grafikbeschleuniger zeichnen sich wie Prozessoren durch viele Parameter aus, zum Beispiel den Grad des Anti-Aliasing, die Busschnittstelle, den Cache (ultraschneller Speicher, der zur Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit verwendet wird) und die Anzahl der „Grafikkerne“ (obwohl, wie wir geschrieben haben). Im vorherigen Artikel hat dieser Indikator trotz der Ähnlichkeit mit dem Begriff zur Beschreibung der CPU praktisch keinen Einfluss auf die Leistung beim Vergleich zweier GPUs.

Der erste ARM-Grafikbeschleuniger war der heute ungenutzte Mali 55, der im LG Renoir Touch Phone (ja, dem am weitesten verbreiteten Mobiltelefon) verwendet wurde. Die GPU wurde nicht in Spielen verwendet, sondern nur zum Rendern der Benutzeroberfläche und hatte nach heutigen Maßstäben primitive Eigenschaften, wurde aber zum „Vorfahren“ der Mali-Serie.

Seitdem hat es große Fortschritte gegeben und mittlerweile sind unterstützte APIs und Gaming-Standards von erheblicher Bedeutung. Beispielsweise wird die Unterstützung von OpenGL ES 3.0 jetzt nur in den leistungsstärksten Prozessoren wie Qualcomm Snapdragon 600 und 800 angekündigt, und wenn wir über ARM-Produkte sprechen, wird der Standard von Beschleunigern wie dem Mali-T604 (er war der erste) unterstützt ARM-GPU, hergestellt auf der neuen Midgard-Mikroarchitektur), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 und einige andere Chips mit ähnlichen Eigenschaften. Diese oder jene GPU steht in der Regel in engem Zusammenhang mit dem Kernel, wird aber dennoch separat angegeben. Wenn Ihnen also die Qualität der Grafik in Spielen wichtig ist, ist es sinnvoll, sich den Namen der GPU anzusehen Beschleuniger in den Spezifikationen des Smartphones oder Tablets.

ARM hat auch Grafikbeschleuniger für Mittelklasse-Smartphones im Programm, die häufigsten davon sind Mali-400 MP und Mali-450 MP, die sich von ihren älteren Brüdern durch relativ geringe Leistung und einen begrenzten Satz an APIs und unterstützten Standards unterscheiden. Trotzdem werden diese GPUs weiterhin in neuen Smartphones verwendet, beispielsweise im Zopo ZP998, das zusätzlich zum Achtkern-MTK6592-Prozessor den Mali-450 MP4-Grafikbeschleuniger (eine verbesserte Modifikation des Mali-450 MP) erhielt.

Voraussichtlich Ende 2014 sollen Smartphones mit den neuesten ARM-Grafikbeschleunigern erscheinen: Mali-T720, Mali-T760 und Mali-T760 MP, die im Oktober 2013 vorgestellt wurden. Die Mali-T720 soll die neue GPU für Low-Cost-Smartphones und die erste GPU in diesem Segment sein, die Open GL ES 3.0 unterstützt. Der Mali-T760 wiederum wird zu einem der leistungsstärksten mobilen Grafikbeschleuniger: Die GPU verfügt laut den angegebenen Eigenschaften über 16 Rechenkerne und verfügt über eine wahrlich enorme Rechenleistung, 326 Gflops, aber gleichzeitig auch das Vierfache weniger Stromverbrauch als die oben erwähnte Mali-T604.

Die Rolle von ARM-CPUs und GPUs auf dem Markt

Obwohl ARM der Autor und Entwickler der gleichnamigen Architektur ist, die, wie wir wiederholen, mittlerweile in der überwiegenden Mehrheit der mobilen Prozessoren verwendet wird, sind ihre Lösungen in Form von Kernen und Grafikbeschleunigern bei großen Smartphones nicht beliebt Hersteller. Es wird beispielsweise zu Recht angenommen, dass Flaggschiff-Kommunikatoren mit Android-Betriebssystem über einen Snapdragon-Prozessor mit Krait-Kernen und einen Adreno-Grafikbeschleuniger von Qualcomm verfügen sollten. Chipsätze desselben Unternehmens werden in Smartphones mit Windows Phone verwendet, und einige Gadget-Hersteller beispielsweise Apple entwickelt seine eigenen Kerne. Warum besteht diese Situation derzeit?

Vielleicht liegen einige der Gründe tiefer, aber einer davon ist das Fehlen einer klaren Positionierung von CPUs und GPUs von ARM unter den Produkten anderer Unternehmen, wodurch die Entwicklungen des Unternehmens als Basiskomponenten für den Einsatz in B wahrgenommen werden -Markengeräte, preiswerte Smartphones und die Schaffung ausgereifterer Lösungen. Beispielsweise wiederholt Qualcomm bei fast jeder Präsentation, dass eines seiner Hauptziele bei der Entwicklung neuer Prozessoren darin besteht, den Stromverbrauch zu senken, und seine Krait-Kerne, die modifizierte Cortex-Kerne sind, zeigen durchweg höhere Leistungsergebnisse. Eine ähnliche Aussage gilt für Nvidia-Chipsätze, die auf Spiele ausgerichtet sind, aber für die Exynos-Prozessoren von Samsung und die A-Serie von Apple haben sie aufgrund des Einbaus in Smartphones derselben Unternehmen einen eigenen Markt.

Das heißt keineswegs, dass die Entwicklungen von ARM deutlich schlechter sind als Prozessoren und Kerne von Drittfirmen, doch der Wettbewerb auf dem Markt kommt letztlich nur Smartphone-Käufern zugute. Wir können sagen, dass ARM einige Rohlinge anbietet, für die Hersteller durch den Erwerb einer Lizenz diese unabhängig modifizieren können.

Abschluss

Auf der ARM-Architektur basierende Mikroprozessoren haben aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer relativ hohen Rechenleistung erfolgreich den Markt für mobile Geräte erobert. Früher konkurrierten andere RISC-Architekturen mit ARM, zum Beispiel MIPS, aber jetzt gibt es nur noch einen ernsthaften Konkurrenten – Intel mit der x86-Architektur, die übrigens zwar aktiv um Marktanteile kämpft, aber noch nicht wahrgenommen wird entweder von Verbrauchern oder von den meisten Herstellern ernst genommen, insbesondere angesichts der Tatsache, dass es praktisch keine darauf basierenden Flaggschiffe gibt (das Lenovo K900 kann nicht mehr mit den neuesten Top-End-Smartphones mit ARM-Prozessoren konkurrieren).

Wie kann ein kontinuierliches Produktivitätswachstum bei Geräten mit begrenztem Stromverbrauch wie Smartphones oder Tablets sichergestellt werden? Es ist möglich, eine energieeffizientere Mikroarchitektur zu schaffen, aber dies ist nur bis zu einem gewissen Grad möglich. Man kann auf einen fortschrittlicheren Produktionsprozess umsteigen, aber selbst dieser Schritt bietet heute nicht mehr die gleichen Vorteile. Früher setzten Unternehmen auf beide Ansätze, doch heute reicht dies nicht mehr aus. Die Branche bewegt sich allmählich in Richtung heterogenes Computing: Hochleistungskerne werden neben stromsparenden, aber energieeffizienten Gegenstücken platziert und bei Bedarf zwischen ihnen gewechselt.

NVIDIA hat kürzlich die Prozessorarchitektur Tegra 3 (Kal-El) vorgestellt. Das Unternehmen gab an, dass das System auf dem Chip über 5 Cortex-A9-Rechenkerne verfügt, von denen jedoch nur 4 für das Betriebssystem sichtbar sind. Bei der Ausführung einfacher Hintergrundaufgaben läuft nur ein energieeffizienter Cortex-A9-Kern, Hochleistungskerne sind deaktiviert. Sobald das System Leistung benötigt, werden Aufgaben auf leistungsstarke Kerne umgeleitet und die energieeffizienten abgeschaltet.

Die Lösung von NVIDIA basiert auf identischen Kernen, verwendet jedoch unterschiedliche Transistoren (LP und G). Der Ansatz unterscheidet sich jedoch nicht allzu sehr, wenn Sie auch unterschiedliche Kernarchitekturen verwenden. Als NVIDIA seinen Chip entwickelte, konnte ARM keinen geeigneten energieeffizienten Kern anbieten, der entweder allein oder als Begleitkern in einem Cortex-A15-System-on-Chip verwendet werden konnte. Jetzt gibt es einen solchen Kern, und er heißt Cortex A7.

Beginnend mit dem Cortex A9 wechselte ARM zur Neusequenzierung (Anweisungen können zur Verbesserung der Parallelität neu angeordnet werden), einem Übergang, den die x86-Architektur während der Pentium-Pro-Ära vollzog. Cortex A15 setzt diesen Trend fort und erhöht gleichzeitig die Anzahl der pro Takt ausgeführten Befehle. Cortex A7 hingegen ist ein Rückschritt: Es handelt sich um einen weiteren Kern, der Befehle in einer bestimmten Reihenfolge ausführt und in der Lage ist, bis zu zwei Anweisungen gleichzeitig auszuführen. Die Beschreibung ähnelt dem Cortex A8, der A7 unterscheidet sich jedoch in vielen Bereichen.

Der A8-Kern ist eine sehr alte Entwicklung – die Arbeit am Design begann bereits im Jahr 2003. Obwohl ARM leicht zu synthetisierende Versionen des Kerns anbot, mussten die Hersteller ihre eigene zusätzliche Logik verwenden, um mit der Zeit höhere Frequenzen zu erreichen. Die Erstellung eines separaten Designs verlängerte nicht nur die Markteinführungszeit, sondern erhöhte auch die Entwicklungskosten. Der Cortex A7 bleibt vollständig synthetisierbar und bietet dennoch ein gutes Leistungsniveau. ARM hat bei der Entwicklung der Architektur die neuesten Fertigungsprozesse berücksichtigt, um ein gutes Gleichgewicht zwischen Taktraten und Leistung zu erreichen, und außerdem die Architektur überarbeitet, um den Zeit- und Kostenaufwand für die Markteinführung von Lösungen zu reduzieren.

Der Cortex-A7-Kern verwendet eine 8-Stufen-Pipeline, die zwei Anweisungen pro Takt verarbeitet (der A7 führt jedoch im Gegensatz zum A8 einige komplexe Anweisungen in einem pro Taktmodus aus). Der Integer-Operationsblock im A7 ähnelt dem A8, der mathematische Coprozessor verfügt jedoch über eine vollständige Pipeline-Organisation und ist kompakter, wenn auch etwas vereinfacht.

Durch eine gewisse Vereinfachung der Architektur konnte die Größe des Kernels deutlich reduziert werden. ARM behauptet, dass ein einzelner Cortex-A7-Kern bei Verwendung des 28-nm-Prozesses nur 0,5 mm2 einnehmen wird. Mit demselben Herstellungsprozess können ARM-Kunden einen A7-Kern auf einer Fläche unterbringen, die nur 1/3 bis 1/2 der Größe eines Cortex-A8-Kerns beträgt. Das Standard-A9-Kerndesign entspricht der Fläche des A8, während der A15 eine größere Fläche als beide hat.

Trotz ihrer begrenzten Fähigkeit, komplexe Anweisungen auszuführen, erwartet ARM von der Cortex-A7-Architektur eine höhere Leistung als die Cortex-A8-Architektur. Dies wird zum Teil durch eine verbesserte Verzweigungsvorhersage-Engine und eine kleinere Pipeline erreicht, die die Wahrscheinlichkeit von Verzweigungsfehlvorhersagen verringert. Cortex A7 verfügt über verbesserte Befehlsabrufalgorithmen und einen schnelleren L2-Cache-Speicher, was auch die allgemeine Recheneffizienz verbessert.

Aufgrund einiger Einschränkungen bei bestimmten Aufgaben wird die Leistung des Cortex A7 jedoch mit der des Cortex A8 vergleichbar oder sogar schlechter sein. Die erwartete DMIPS/MHz-Leistungsbewertung für verschiedene ARM-Kerne sieht wie folgt aus:

• ARM11 – 1,25 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A7 – 1,9 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A8 – 2 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A9 – 2,5 DMIPS/MHz;
• Qualcomm Scorpion – 2,1 DMIPS/MHz;
• Qualcomm Krait – 3,3 DMIPS/MHz.

Am wichtigsten ist, dass die Cortex-A7-Kerne zu 100 % ISA-kompatibel mit dem Cortex-A15 sind, das heißt, sie unterstützen neue Virtualisierungsanweisungen und 40-Bit-Speicheradressierung. Infolgedessen kann jeder für Cortex A15 geschriebene Code auf Cortex A7 ausgeführt werden, nur langsamer. Dies ist eine sehr wichtige Eigenschaft, die es Herstellern ermöglicht, Systeme auf einem Chip zu entwerfen, der sowohl mit Cortex-A7- als auch Cortex-A15-Kernen ausgestattet ist, und je nach Aufgabe zwischen ihnen zu wechseln. ARM nennt dies die big.LITTLE-Konfiguration.

Die Cortex-A15-Architektur wird hinsichtlich der Leistung für ARM-Architekturen einen bedeutenden Schritt nach vorne bedeuten. Es soll mit x86-Chips der Einstiegsklasse konkurrieren. Cortex-A15-Kerne werden in zukünftigen Smartphones und Tablets auftauchen und Cortex-A9 in High-End-Lösungen nach und nach ersetzen. Für anspruchsvolle Aufgaben wird erwartet, dass Cortex A15-Modelle energieeffizienter sind als A9-Modelle.

Allerdings erfordern Hintergrund- und einfache Aufgaben auf Smartphones teilweise keine solche Leistung und ihre Ausführung auf dem leistungsstarken A15-Kern ist hinsichtlich des Energieverbrauchs nicht sehr effizient. Hier kommt der A7 ins Spiel. Während Cortex A7 als eigenständige Rechenkerne verwendet werden können (und natürlich auch als solche in kostengünstigen Geräten verwendet werden), können ARM-Partner Cortex A7-Kerne zusammen mit Cortex A15 in einer Big.LITTLE-Konfiguration integrieren.

Da A7 und A15 die gleichen Anweisungen ausführen können, können Systeme auf einem Chip, die mit Kernen beider Architekturen ausgestattet sind, Aufgaben je nach Bedarf von energieeffizient auf hochleistungsfähig umstellen. Die Konsistenz des Cache-Inhalts wird durch die CCI-400-Kommunikation sichergestellt. Laut ARM kann der Chip in 20 Millisekunden zwischen Clustern mit unterschiedlichen Kernen wechseln.

Wenn alles so funktioniert, wie ARM es beschreibt, ist eine solche Architektur für das Betriebssystem völlig transparent, wie es bei Tegra 3 der Fall ist, und es sind keine Softwareoptimierungen zur Steigerung der Energieeffizienz erforderlich. Allerdings können Hersteller, wie ARM feststellt, das Betriebssystem über die tatsächliche Anzahl der Rechenkerne informieren, wenn sie einen solchen Ansatz benötigen.

Basierend auf Cortex A7 wird es möglich sein, Prozessoren mit 1 bis 4 solcher Kerne zu erstellen, sowohl einzeln als auch in Konfiguration mit A15. ARM erwartet, dass die ersten 40-nm-Chips auf Basis des A7 Anfang nächsten Jahres veröffentlicht werden. Sie werden in günstigen Dual-Core-Smartphones bis zu 100 US-Dollar und noch günstigeren Single-Core-Smartphones zum Einsatz kommen. Ebenfalls im nächsten Jahr sollen 28-nm-Chips erscheinen, die sowohl Cortex-A7- als auch A15-Kerne auf einem einzigen Chip vereinen.

Somit ist Cortex A7 eine hervorragende Architektur, die nicht nur ein deutlich besseres Preis-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zum A8 bieten kann, sondern auch die Akkulaufzeit von Smartphones, sowohl High-End- als auch Einsteiger-Smartphones, deutlich verbessern kann. Das Zeitalter des heterogenen Computings als nächste Phase der Mikroprozessorentwicklung rückt rasch näher.

Der ARM-Prozessor ist ein mobiler Prozessor für Smartphones und Tablets.

Diese Tabelle zeigt alle derzeit bekannten ARM-Prozessoren. Die Tabelle der ARM-Prozessoren wird mit dem Erscheinen neuer Modelle ergänzt und aktualisiert. Diese Tabelle verwendet ein bedingtes System zur Bewertung der CPU- und GPU-Leistung. Die Leistungsdaten des ARM-Prozessors wurden aus verschiedenen Quellen entnommen, hauptsächlich basierend auf den Ergebnissen von Tests wie: Mindestpunktzahl, Antutu, GFXBench.

Wir erheben keinen Anspruch auf absolute Genauigkeit. Absolut genau rangieren und Bewerten Sie die Leistung von ARM-Prozessoren unmöglich, aus dem einfachen Grund, dass jeder von ihnen in gewisser Weise Vorteile hat, in mancher Hinsicht jedoch hinter anderen ARM-Prozessoren zurückbleibt. Mit der Tabelle der ARM-Prozessoren können Sie sehen, bewerten und vor allem Vergleichen Sie verschiedene SoCs (System-On-Chip) Lösungen. Mit unserer Tabelle ist das möglich Vergleichen Sie mobile Prozessoren und es reicht aus, genau herauszufinden, wie das ARM-Herz Ihres zukünftigen (oder gegenwärtigen) Smartphones oder Tablets positioniert ist.

Hier haben wir ARM-Prozessoren verglichen. Wir haben die Leistung von CPU und GPU in verschiedenen SoCs untersucht und verglichen (System-on-Chip). Doch der Leser könnte mehrere Fragen haben: Wo werden ARM-Prozessoren eingesetzt? Was ist ein ARM-Prozessor? Wie unterscheidet sich die ARM-Architektur von x86-Prozessoren? Versuchen wir, das alles zu verstehen, ohne zu sehr ins Detail zu gehen.

Definieren wir zunächst die Terminologie. ARM ist der Name der Architektur und gleichzeitig der Name des Unternehmens, das ihre Entwicklung leitet. Die Abkürzung ARM steht für (Advanced RISC Machine oder Acorn RISC Machine), was übersetzt werden kann als: Advanced RISC Machine. ARM-Architektur kombiniert eine Familie von 32- und 64-Bit-Mikroprozessorkernen, die von ARM Limited entwickelt und lizenziert wurden. Ich möchte sofort darauf hinweisen, dass sich die Firma ARM Limited ausschließlich mit der Entwicklung von Kerneln und Tools dafür (Debugging-Tools, Compiler usw.) beschäftigt, nicht jedoch mit der Produktion der Prozessoren selbst. Unternehmen ARM Limited verkauft Lizenzen für die Produktion von ARM-Prozessoren an Dritte. Hier ist eine unvollständige Liste der Unternehmen, die heute eine Lizenz zur Herstellung von ARM-Prozessoren haben: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale ... und viele weitere andere.

Einige Unternehmen, die eine Lizenz zur Herstellung von ARM-Prozessoren erhalten haben, erstellen ihre eigenen Versionen von Kernen, die auf der ARM-Architektur basieren. Beispiele sind: DEC StrongARM, Freescale i.MX, Intel XScale, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, Texas Instruments OMAP, Samsung Hummingbird, LG H13, Apple A4/A5/A6 und HiSilicon K3.

Heute arbeiten sie auf ARM-basierten Prozessoren praktisch jede Elektronik: PDA, Mobiltelefone und Smartphones, digitale Player, tragbare Spielekonsolen, Taschenrechner, externe Festplatten und Router. Sie alle enthalten einen ARM-Kern, das können wir also sagen ARM – mobile Prozessoren für Smartphones und Tabletten.

ARM-Prozessor stellt a dar SoC oder „System auf einem Chip“. Ein SoC-System oder „System auf einem Chip“ kann neben der CPU selbst auch die restlichen Teile eines vollwertigen Computers in einem Chip enthalten. Dazu gehören ein Speichercontroller, ein I/O-Port-Controller, ein Grafikkern und ein Geopositionierungssystem (GPS). Es kann auch ein 3G-Modul und vieles mehr enthalten.

Wenn wir eine separate Familie von ARM-Prozessoren betrachten, beispielsweise Cortex-A9 (oder eine andere), kann nicht gesagt werden, dass alle Prozessoren derselben Familie die gleiche Leistung haben oder alle mit einem GPS-Modul ausgestattet sind. Alle diese Parameter hängen stark vom Chiphersteller ab und davon, was und wie er sich für die Implementierung in seinem Produkt entschieden hat.

Was ist der Unterschied zwischen ARM- und X86-Prozessoren?? Die RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Computer) selbst impliziert einen reduzierten Befehlssatz. Was entsprechend zu einem sehr moderaten Energieverbrauch führt. Schließlich stecken in jedem ARM-Chip deutlich weniger Transistoren als in seinem Gegenstück aus der x86-Reihe. Vergessen Sie nicht, dass sich in einem SoC-System alle Peripheriegeräte in einem einzigen Chip befinden, wodurch der ARM-Prozessor noch energieeffizienter ist. Die ARM-Architektur war ursprünglich darauf ausgelegt, nur ganzzahlige Operationen zu berechnen, im Gegensatz zu x86, das mit Gleitkommaberechnungen oder FPU arbeiten kann. Es ist unmöglich, diese beiden Architekturen eindeutig zu vergleichen. In mancher Hinsicht wird ARM einen Vorteil haben. Und irgendwo ist es umgekehrt. Wenn Sie versuchen, die Frage in einem Satz zu beantworten: Was ist der Unterschied zwischen ARM- und X86-Prozessoren, dann lautet die Antwort: Der ARM-Prozessor kennt nicht die Anzahl der Befehle, die der x86-Prozessor kennt. Und diejenigen, die es wissen, sehen viel kürzer aus. Das hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Wie dem auch sei, in letzter Zeit deutet alles darauf hin, dass ARM-Prozessoren langsam aber sicher aufholen und in mancher Hinsicht sogar herkömmliche x86-Prozessoren übertreffen. Viele erklären offen, dass ARM-Prozessoren bald die x86-Plattform im Heim-PC-Segment ersetzen werden. Wie wir bereits wissen, haben mehrere weltbekannte Unternehmen im Jahr 2013 die weitere Produktion von Netbooks zugunsten von Tablet-PCs vollständig aufgegeben. Nun, was tatsächlich passieren wird, wird die Zeit zeigen.

Wir werden die bereits auf dem Markt verfügbaren ARM-Prozessoren überwachen.

In diesem Artikel wird die Prozessorarchitektur erläutert.. Darauf basierende Halbleiterprodukte finden sich in Smartphones, Routern, Tablet-PCs und anderen mobilen Geräten, wo es bis vor Kurzem eine führende Position in diesem Marktsegment einnahm. Jetzt wird es nach und nach durch neuere und frischere Prozessorlösungen ersetzt.

Kurze Informationen über das Unternehmen ARM

Die Geschichte von ARM reicht bis ins Jahr 1990 zurück, als es von Robin Saxby gegründet wurde. Grundlage für seine Entstehung war eine neue Mikroprozessorarchitektur. Wenn zuvor x86 oder CISC die dominierende Stellung auf dem CPU-Markt einnahmen, erschien nach der Gründung dieses Unternehmens mit RISC eine würdige Alternative. Im ersten Fall wurde die Ausführung des Programmcodes auf 4 Stufen reduziert:

Maschinenanweisungen entgegennehmen.

Führen Sie eine Mikrocode-Konvertierung durch.

Empfangen von Mikroanweisungen.

Schrittweise Ausführung von Mikroanweisungen.

UM die Grundidee der ArchitekturRISC war, dass die Verarbeitung des Programmcodes auf 2 Stufen reduziert werden kann:

Quittung RISC- Anweisungen.

Behandlung RISC- Anweisungen.

ZU Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall gibt es sowohl Vorteile als auch erhebliche Nachteile. x86 eroberte erfolgreich den Computermarkt undRISC ( einschließlich, eingeführt im Jahr 2011) - der Markt für mobile Geräte.

Die Geschichte der Cortex A7-Architektur. Hauptmerkmale

Die Basis für „Cortex A7“ war „Cortex A8“. Die Hauptidee der Entwickler bestand in diesem Fall darin, die Leistung zu steigern und die Energieeffizienz der Prozessorlösung deutlich zu verbessern. Genau das haben die ARM-Ingenieure letztendlich erreicht. Ein weiteres wichtiges Merkmal in diesem Fall war, dass es möglich wurde, CPUs mit big.LITTLE-Technologie zu erstellen. Das heißt, der Halbleiterkristall könnte zwei Rechenmodule enthalten. Eine davon zielte darauf ab, einfachste Probleme mit minimalem Stromverbrauch zu lösen, und diese Rolle spielten in der Regel die Cortex-A7-Kerne. Der zweite war für die Ausführung komplexester Software gedacht und basierte auf den Recheneinheiten Cortex A15 oder Cortex A17. Offiziell wurde „Cortex A7“, wie bereits erwähnt, im Jahr 2011 vorgestellt. Nun, der erste ARM Cortex A7-Prozessor wurde ein Jahr später, also im Jahr 2012, veröffentlicht.

Produktionstechnologie

Ursprünglich wurden Halbleiterprodukte auf Basis von A7 nach 65-nm-Technologiestandards hergestellt. Mittlerweile ist diese Technologie hoffnungslos veraltet. Anschließend wurden zwei weitere Generationen von A7-Prozessoren gemäß den Toleranzstandards 40 nm und 32 nm veröffentlicht. Aber sie sind mittlerweile irrelevant geworden. Die neuesten CPU-Modelle auf Basis dieser Architektur werden bereits nach 28-nm-Standards gefertigt und sind auch weiterhin im Handel erhältlich. Mit einem weiteren Übergang zu neueren Modellen mit neuen Toleranzstandards und veralteter Architektur ist nicht zu rechnen. Chips auf A7-Basis nehmen mittlerweile das preisgünstigste Segment des Mobilgerätemarktes ein und werden nach und nach durch Gadgets auf A53-Basis ersetzt, die bei nahezu gleichen Energieeffizienzparametern ein höheres Leistungsniveau aufweisen.

Mikroprozessor-Kernarchitektur

1, 2, 4 oder 8 Kerne können in ARM Cortex A7-basierten CPUs enthalten sein. Eigenschaften Prozessoren im letzteren Fall weisen darauf hin, dass der Chip im Wesentlichen aus 2 Clustern mit 4 Kernen besteht.Zwei bis drei Jahre lang basierten Prozessorprodukte der Einstiegsklasse auf Chips mit 1 oder 2 Rechenmodulen. Die mittlere Ebene war mit 4-Kern-Lösungen besetzt. Nun, das Premium-Segment war für 8-Core-Chips. Jeder auf dieser Architektur basierende Mikroprozessorkern enthielt die folgenden Module:

B Gleitkomma-Verarbeitungseinheit (FPU).

Cache der Stufe 1.

Block NEONum die CPU-Leistung zu optimieren.

ComputermodulARMv7.

Darüber hinaus gab es für alle Kerne der CPU folgende gemeinsame Komponenten:

Kasse L2.

CoreSight-Kernsteuereinheit.

AMBA-Datensteuerungsbus-Controller mit 128-Bit-Kapazität.

Mögliche Frequenzen

Die maximale Taktfrequenz für eine bestimmte Mikroprozessorarchitektur kann zwischen 600 MHz und 3 GHz variieren. Es ist auch zu beachten, dass sich dieser Parameter, der die maximale Auswirkung auf die Leistung des Computersystems angibt, ändert. Darüber hinaus wird die Häufigkeit von drei Faktoren gleichzeitig beeinflusst:

Der Grad der Komplexität des zu lösenden Problems.

Der Grad der Softwareoptimierung für Multithreading.

Der aktuelle Wert der Temperatur des Halbleiterkristalls.

Betrachten Sie als Beispiel den Betriebsalgorithmus des MT6582-Chips, der auf dem A7 basiert und 4 Recheneinheiten umfasst, deren Frequenz zwischen 600 MHz und 1,3 GHz variiert. Im Ruhezustand kann dieses Prozessorgerät nur über eine Recheneinheit verfügen und arbeitet mit der niedrigstmöglichen Frequenz von 600 MHz. Eine ähnliche Situation wird auftreten, wenn eine einfache Anwendung auf einem mobilen Gerät gestartet wird. Wenn jedoch ein ressourcenintensives, für Multithreading optimiertes Spielzeug auf der Aufgabenliste erscheint, beginnen automatisch alle 4 Blöcke der Programmcodeverarbeitung mit einer Frequenz von 1,3 GHz zu arbeiten. Wenn sich die CPU erwärmt, verringern die heißesten Kerne ihre Taktrate oder schalten sich sogar ab. Dieser Ansatz sorgt einerseits für Energieeffizienz und andererseits für eine akzeptable Chipleistung.

Cache-Speicher

Im ARM Cortex A7 sind nur 2 Cache-Ebenen vorgesehen. Eigenschaften Halbleiterkristall wiederum weisen darauf hin, dass die erste Ebene notwendigerweise in zwei gleiche Hälften geteilt ist. Einer von ihnensollte Daten speichern, und der andere - Anweisungen. Gesamtgröße Cache auf Ebene 1je nach Spezifikation gleich sein können 64 KB. Als Ergebnis erhalten wir 32 KB für Daten und 32 KB für Code.Der 2nd-Level-Cache bleibt in diesem Fall hängen e Abhängig vom jeweiligen CPU-Modell. Sein kleinstes Volumen kann 0 MB betragen (d. h. nicht vorhanden) und sein größtes kann 4 MB betragen.

RAM-Controller. Seine Eigenschaften

Jeder ARM Cortex A7-Prozessor verfügt über einen integrierten RAM-Controller. Die Merkmale des technischen Plans weisen darauf hin, dass er für die Zusammenarbeit mit LPDDR3-Standard-RAM ausgelegt ist. Die empfohlenen Betriebsspeicherfrequenzen betragen in diesem Fall 1066 MHz oder 1333 MHz. Die in der Praxis maximal zu findende RAM-Größe liegt bei diesem Chipmodell bei 2 GB.



Integrierte Graphiken

Wie erwartet verfügen diese Mikroprozessorgeräte über ein integriertes Grafiksubsystem. Der ARM-Hersteller empfiehlt die Verwendung einer proprietären Mali-400MP2-Grafikkarte in Kombination mit dieser CPU. Doch seine Leistung reicht meist nicht aus, um das Potenzial eines Mikroprozessorgeräts auszuschöpfen. Daher verwenden Chipentwickler in Kombination mit diesem Chip leistungsstärkere Adapter, beispielsweise Power VR6200.

Software-Features

Drei Arten von Betriebssystemen richten sich an ARM-Prozessoren:

Android vom Suchriesen Google.

iOS von APPLE.

Windows Mobile von Microsoft.

Alle anderen Systemsoftware hat noch keine weite Verbreitung gefunden. Wie Sie sich vorstellen können, nimmt Android den größten Marktanteil für solche Software ein. Dieses System verfügt über eine einfache und intuitive Benutzeroberfläche und darauf basierende Einstiegsgeräte sind sehr, sehr erschwinglich. Bis einschließlich Version 4.4 war es 32-Bit und mit 5.0 begann es, 64-Bit-Computing zu unterstützen. Dieses Betriebssystem läuft erfolgreich auf jeder Familie von RISC-CPUs, einschließlich ARM Cortex A7. Das Engineering-Menü ist ein weiteres wichtiges Feature dieser Systemsoftware. Mit seiner Hilfe können Sie die Fähigkeiten des Betriebssystems erheblich neu konfigurieren. Der Zugriff auf dieses Menü erfolgt über einen für jedes CPU-Modell individuellen Code.

Ein weiteres wichtiges Merkmal dieses Betriebssystems ist, dass alle möglichen Updates automatisch installiert werden. Daher können auch neue Funktionen auf Chips der ARM Cortex A7-Familie erscheinen. Die Firmware kann sie hinzufügen. Das zweite System richtet sich an mobile Gadgets von APPLE. Solche Geräte sind überwiegend im Premium-Segment angesiedelt und weisen ein entsprechendes Leistungs- und Preisniveau auf. Das neueste Betriebssystem, Windows Mobile, hat sich noch nicht weit verbreitet. In jedem Segment mobiler Gadgets gibt es darauf basierende Geräte, doch die geringe Menge an Anwendungssoftware ist in diesem Fall ein limitierender Faktor für die Verbreitung.



Prozessormodelle

Am günstigsten und am wenigsten produktiv sind in diesem Fall Single-Core-Chips. Am weitesten verbreitet ist MT6571 von MediaTek. Eine Stufe höher liegen die Dual-Core-ARM-Cortex-A7-Dual-Core-CPUs. Ein Beispiel ist der MT6572 desselben Herstellers. Für ein noch höheres Leistungsniveau sorgte der Quad Core ARM Cortex A7. Der beliebteste Chip dieser Familie ist der MT6582, der mittlerweile sogar in mobilen Einsteigergeräten zu finden ist. Nun, die höchste Leistung lieferten 8-Kern-Zentralprozessoren, zu denen der MT6595 gehörte.

Weitere Entwicklungsperspektiven

In den Regalen der Geschäfte finden Sie immer noch mobile Geräte, die auf einem Halbleiterprozessorgerät basierend auf 4X ARM Cortex A7 basieren. Dies sind MT6580, MT6582 und Snapdragon 200. Alle diese Chips umfassen 4 Recheneinheiten und weisen eine hervorragende Energieeffizienz auf. Auch die Kosten sind in diesem Fall sehr, sehr gering. Dennoch liegen die besten Zeiten dieser Mikroprozessorarchitektur bereits hinter uns. Der Höhepunkt des Verkaufs von darauf basierenden Produkten fiel in den Jahren 2013-2014, als es auf dem Markt für mobile Geräte praktisch keine Alternative dazu gab. Darüber hinaus handelt es sich in diesem Fall sowohl um preisgünstige Geräte mit 1 oder 2 Rechenmodulen als auch um Flaggschiff-Geräte mit einer 8-Kern-CPU. Derzeit wird er nach und nach vom Markt durch den Cortex A53 verdrängt, bei dem es sich im Wesentlichen um eine modifizierte 64-Bit-Version des A7 handelt. Dabei behält es die wesentlichen Vorteile seines Vorgängers vollständig bei und ihm gehört ganz sicher die Zukunft.



Meinung von Experten und Anwendern. Echte Bewertungen von Chips, die auf dieser Architektur basieren. Vorteile und Nachteile

Ein bedeutendes Ereignis für die Welt der mobilen Geräte war natürlich die Entstehung der ARM Cortex A7-Mikroprozessor-Gerätearchitektur. Der beste Beweis dafür ist, dass darauf basierende Geräte bereits seit mehr als 5 Jahren erfolgreich verkauft werden. Natürlich reichen die Fähigkeiten einer A7-basierten CPU mittlerweile nicht mehr aus, um selbst mittlere Probleme zu lösen, aber der einfachste Programmcode auf solchen Chips funktioniert bis heute erfolgreich. Die Liste solcher Software umfasst das Abspielen von Videos, das Anhören von Audioaufnahmen, das Lesen von Büchern, das Surfen im Internet, und selbst die einfachsten Spielzeuge werden in diesem Fall problemlos gestartet. Genau darauf konzentrieren sich sowohl führende Spezialisten dieser Art als auch normale Benutzer auf führenden thematischen Portalen für mobile Gadgets und Geräte. Der Hauptnachteil des A7 ist die fehlende Unterstützung für 64-Bit-Computing. Zu seinen Hauptvorteilen gehört die ideale Kombination aus Energieeffizienz und Leistung.



Ergebnisse

Natürlich Cortex A7 - Dies ist eine ganze Ära in der Welt der mobilen Geräte. Mit der Einführung wurden mobile Geräte zugänglich und recht produktiv. Und die Tatsache, dass es seit mehr als 5 Jahren erfolgreich verkauft wird, ist eine weitere Bestätigung dafür. Doch besetzten darauf basierende Gadgets zunächst das Mittel- und Premiumsegment des Marktes, so bleibt nun nur noch die Budgetklasse zurück. Diese Architektur ist veraltet und gehört nach und nach der Vergangenheit an.